新课程背景下初中物理实验教学有效性的研究

杨军梅 上海市松江二中（集团）初级中学

“授人以鱼，不如授人以渔。”学生是学习的主体，学习并非学生被动地接受教师所授予的知识，而是主动去构建属于其自身已有的知识和经验。《义务教育物理课程标准（2022 年版）》指出：“通过物理实验建构物理概念，深化对物理规律的认识，根据所学知识解决现实中的简单问题。”众所周知，物理学作为一门以实验为基础的学科，其是观察、实验和科学相结合的产物。因此，物理教学活动在开展的过程中，就应以实验为依据，通过实验活动的开展来检测理论知识的真实性和有效性。实验活动的开展，不仅可以直观呈现整个物理过程或物理规律，还能促进物理教学活动的高质量发展。本文针对如何提高初中物理实验教学的有效性展开具体的分析与讨论。

一、初中物理实验教学的现状

（一）“墨守成规”的实验教学方式

合理的教学方式直接决定实验教学的质量和高度。目前，初中阶段教师主要通过视频播放和演示实验完成物理实验教学。其中，视频课程教学借助多媒体信息手段，在学生面前直观、动态、真实地展现实验过程。使用视频播放可以节约时间和空间成本，且具有可重复性，提高教学效率。但是长此以往，将降低学生科学探究的欲望。物理是一门“动手”的实验学科，只有学生亲身接触了实验，才能真正感受到、学习到其中的物理规律。实验教学中存在一些难度较高或者危险系数较高的实验，可选择通过视频播放的方式进行教学。

演示实验是一种较为直观的课堂实验教学方式，也是绝大部分教师采用的手段。通过演示实验，学生可以直观且较为真实的验证所学内容。在演示实验中，教师扮演的是演员的身份，而学生始终扮演着观众的角色。长期以“演示实验”为主的教学，将会降低学生的动手能力以及自主探究能力，且逐渐丧失对新事物的好奇心与研究力。

（二）“届届相传”的实验教学器材

随着科学技术的不断进步与创新，物理学科也得到了不同程度的发展，新材料、新应用、新方法以及新设备正在以较快的速度涌现和更新。但是，学校中的实验设备更新速度却较为缓慢，物理器材“届届相传”，导致实验设备的使用与当前物理科学的发展存在着严重脱节的情况，目前学校关于学生科学技术的培养无法满足当前社会的发展需求。

（三）“急于求成”的实验评价标准

实验评价标准在一定程度上决定着学生的学习积极性。目前物理实验成绩的评定，往往是参考平时学生实验报告的情况，由于物理实验在中考中所占的比重不大，导致一些学校对实验教学的重视度不够，而学生也为了获得较高的成绩，随便更改实验数据，对实验报告草草了事。而实验评价标准制定的目的不是为了评价某个学生实验成绩的好坏，而是全方位对学生所掌握知识的程度和学习水平的测评。

二、提高初中物理实验教学有效性的策略

（一）优化改革传统的实验教学方式

1.实验教学分组分层化

物理实验教学中，分组实验是经常使用的一种教学方法。在具体实验中，师生共同参与，学生作为主体，教师作为主导。在教师指导下，学生能够通过亲身体验和操作各种实验仪器，有效积极地开展实验，顺利完成实验。

在分组实验中，不同学生的个性千差万别，实际动手能力根据个体差异会有强有弱，对知识的掌握程度也各有不同。教师在教学中要根据实际情况优化实验小组成员，合理分配学生组合，能力强的搭配能力弱的，个性稳重的搭配急躁的，这样的组合下，可以起到优势互补、互帮互助的作用。在实验过程中，教师不能把学生管得太死，既不让动这个，又不让碰那个，而应该在保证安全的前提下，最大限度地放手。中学阶段的学生普遍好奇心重，对新奇事物的兴趣特别浓，实验课在他们看来就是在“玩实验”。这时教师应放开手，只需在旁边全程监督指导，在保证安全的前提下给予学生足够的自由做实验，同时也要把控全局进度，在有效的指导下，引导学生顺利地完成实验任务。

每个孩子都是独一无二的个体，教师要善于发现孩子的特点，进而“因地制宜”地进行针对教学。特别是对于动手能力差的学生，需要重点关注，发现他们的优点，进而鼓励学生多多参与，增强其自信心，减少对实验的抵触情绪。对于动手能力强又有创新能力的学生，老师要积极思考如何设计实验，让学生充分发挥创新能力。因材施教让每个学生都能在亲身实验中品尝到属于自己的那一份成功的甜蜜。

2.实验教学信息科技化

在现代化背景下，科学技术的快速发展促进了社会的飞速进步，同时也推动着教育领域的信息化建设。近几年，电脑、智能手机作为最具影响力的使用工具进入物理实验课堂。手机以及电脑内部众多丰富的App 应用软件为一线教师的实验教学提供了更多富有创意的思路和方法。

（1）“传感器”在实验教学中的应用。传感器对于现代物联网、互联网以及信息技术的发展起到了至关重要的作用，它是能够将非电学信号转化为电学信号的仪器。而智能手机中就含有种类丰富的传感器，包含声、力、磁、运动等初中阶段大部分的科学内容。学生通过使用智能手机的传感器应用，实现对物理量的精确测量。以软件“Phyphox”为例，其包含的传感器如图1所示。

图1

（2）“虚拟实验室”在实验教学的应用。虚拟实验平台是一类为教师和学生打造的智能教学工具，软件内一般涵盖了中学阶段所有的重点操作实验，教师还可以自由地创建、开发实验。虚拟实验室同时开放学生端，学生通过它可以不受时间、空间的限制完成探究实验。在实际教学中，虚拟实验室可以实时地追踪物理测量数据，同时可以协助教师完成现实中比较危险或者无法顺利完成的实验。以“浮力的产生原因为例”。通过使用虚拟实验室，教师为学生展示了“一个木块在某种液体中从底部逐渐浮起来的”整个动态过程，并有实时的数据测量记录，能帮助学生理解浮力产生的原因，并对漂浮物体的浮力有了深刻的理解。图2 为软件“NB 物理实验室”在课堂中应用的截图。

图2

（二）实验设备“更新化”“创新化”和“生活化”

物理实验对学校实验室的硬件设备有一定要求，“届届相传”的实验器材不能满足学生的可持续发展。学校应最大限度地满足实验所需的场地和设备，及时引进较为先进的实验设备，并做到实验设备的实时更新，确保物理实验设备的性能能够有效地满足学生的学习需求，这样才能真正地发挥物理实验教学的开展作用。

教师亦可充分利用现有的实验设备，整合现有资源，与学生一起动手开发创造新的实验设施。例如，师生可以一起回收生活中的废旧物品，再废物利用制成简单的实验器材。如生活中的废纸、垃圾袋、木板、饮料瓶等简单改造，巧妙利用后就能成为实验室的器材。如此既环保，又能节约实验经费。例如，在讲解浮力时，教师可以引导学生动手制作一个小纸船，放入水中后往小船中一点点地放小石子，观察小纸船能承载多少小石子，同时可以引导学生参考曹冲称象的故事，使学生对浮力和排开液体体积的关系感知更加直观。

物理来源于生活，因此教师应充分挖掘学生身边的物理器材。例如，通过拍打篮球，用手感受作用力与反作用力；利用吸盘挂钩挂重物实验，证明大气压强的存在等。教师也可将生活中常见的物理现象作为课堂实验，与学生一起剖析其背后所蕴含的物理知识，这样既能激发学生对物理的探究兴趣，又能对刻板的物理知识和规律有更深刻的理解，降低学习物理的畏难情绪。同时教师还要加强与学生的沟通交流，及时了解学生现阶段的学情，及时调整实验教学方案。

（三）实验评价“标准化”“细致化”

合理制定实验评价标准，不仅可以激发学生的学习兴趣，还能在课堂及课外增加学生对物理实验课程的重视程度。因此，学校物理教研组应建立一套科学完善的评价体系，包含详细的评定方案和评定细则，这样既可以检验学生的学习成果，也可以了解学生对所学内容的掌握程度，还能检验教师的教学效果。一份完整的实验评价量表至少包含五项评价要素，即“提出问题，猜想与假设”“设计实验，制订计划”“分组实验，采集数据”“分析解释，归纳结论”和“评价交流，改进创新”。对于其中的每一项评价要素，都应确定具体的表现内容，确保学生清晰知道自己要完成的内容。同时要对每一条表现性任务进行评价标准的分级描述，可以是分值描述，也可以“优秀、合格、需改进”等进行描述，同样描述的分级标准也要具体清晰。评价量表的参评对象应多元化，包含学生自评、学生互评以及教师评价等。

（四）师资队伍“专业化”

教师作为物理实验活动的主要组织者和展开者，其专业水平的高低在一定程度上决定着整个物理实验活动的开展效率。因此，学校应大力培养教师的各项技能，定期派遣教师去优秀高校交换学习，互换交流成果，更新其各项专业技能，促使教师在实验及教学上的专业成长，以此促进物理实验活动的高质量开展。此外，各学校间还可以建立一个属于教师的论坛，作为教师之间沟通交流的平台，各个学校的教师可以在上面交流经验或者提问，每位教师都可以在这里答疑解惑。同时，教师能够在该平台上实现教学经验以及实验技能的交流，这样不仅可以确保物理实验活动的高质量展开，还能改进和提高实验水平。

（五）实验教学管理“严格化”

每一项教学改革，都需采用合理化的教学管理措施，这样才能实现教学方式的更新，提高教学质量。因此，学校应加大对物理实验的重视度，积极实践国家的素质教育理念，做到与时俱进，完善物理实验过程中的考核办法。同时，为了尽可能地激发学生对物理实验课程的学习兴趣，教师还应加强对课程的宣传和管理，以实际需要安排相应的实验，而不能草草了事。教师在实验课堂上，需要充分给予学生自由。学生通过自己动手亲自体验物理学的魅力，由此观察获得的知识远比传授得更形象，记得也就更牢固。

开展物理实验教学活动，对于有效培养学生创新及自主探究意识，提高物理课堂的教学质量，促进学生的全面发展都具有至关重要的作用。因此，我们应首先清楚当前实验物理教学的现状及存在的问题，进而从实验教学“分组分层”化、实验设备“更新化”“创新化”和“生活化”，实验评价“标准化”“细致化”，师资队伍“专业化”以及实验教学管理“严格化”五个方面促进物理实验课程的高质量开展，激发学生的实验兴趣，在实验中有效提高学生自主学习的积极性，进而逐渐激发学生的创新意识，以此来提高学生的综合素质。